Итоги главы 1 — Проекты и исследования — 1 — стр. 140

Экспериментальное подтверждение условия криволинейного движения тел

Цель:
Доказать экспериментально, что для выполнения криволинейного движения тела необходимо наличие результирующей силы, направленной перпендикулярно вектору его скорости.

Теоретическая основа:
Криволинейное движение возможно только при наличии центростремительной силы, направленной перпендикулярно траектории движения.
Условие криволинейного движения:

\(\vec{F}_{\text{рез}} \perp \vec{v},\)

где \( \vec{F}_{\text{рез}} \) — результирующая сила, \( \vec{v} \) — скорость тела.

Форма: презентация или опыт

Презентация:
1. Слайды с теорией:
- Определение криволинейного движения.
- Условия и примеры (планеты, автомобиль в повороте, шарик на нитке).
- Формулы центростремительной силы:
\( F = \frac{mv^2}{R}, \)
где \(m\) — масса, \(v\) — скорость, \(R\) — радиус траектории.
- Графическое объяснение перпендикулярности \( \vec{F} \) и \( \vec{v} \).

2. Практическая часть:
- Видео опыта или графики, подтверждающие теорию.
- Сравнение данных эксперимента с расчетными значениями.

3. Выводы:
- Необходимость силы для изменения направления движения.

Опыт:

Необходимые материалы:
- Шарик, привязанный к веревке.
- Центр вращения (например, закрепленный стержень).
- Динамометр.
- Камера или смартфон для фиксации движения.
- Маркер или лазер для отслеживания траектории.

Этапы эксперимента:

1. Демонстрация криволинейного движения:
- Закрепите конец веревки с шариком на стержне.
- Начните вращать шарик по кругу в горизонтальной плоскости.
- Покажите, что шарик движется по окружности, если есть сила натяжения (центростремительная).

2. Измерение силы:
- Подключите динамометр между шариком и веревкой.
- Измерьте силу при разных скоростях вращения.

3. Анализ траектории:
- Снимите видео движения шарика с использованием маркера (или лазера, прикрепленного к шару) для фиксации траектории.
- Замедлите видео и убедитесь, что направление скорости всегда перпендикулярно вектору силы натяжения.

4. Влияние прекращения силы:
- Остановите вращение и отпустите шарик.
- Покажите, что шарик движется прямолинейно, как только сила перестает действовать.

Дополнительный опыт:
- Используйте модель маятника Фуко для демонстрации более сложных криволинейных движений.

Выводы:
1. Для выполнения криволинейного движения необходима сила, направленная перпендикулярно скорости.
2. Без действия силы тело начинает двигаться прямолинейно.
3. Измерения подтверждают теоретические расчеты центростремительной силы.

Презентация или видео эксперимента с пошаговым объяснением — наглядный способ демонстрации этой физической концепции.